JPH05193952A - 酸化タンタル薄膜の製造方法 - Google Patents
酸化タンタル薄膜の製造方法Info
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- JPH05193952A JPH05193952A JP744892A JP744892A JPH05193952A JP H05193952 A JPH05193952 A JP H05193952A JP 744892 A JP744892 A JP 744892A JP 744892 A JP744892 A JP 744892A JP H05193952 A JPH05193952 A JP H05193952A
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- JP
- Japan
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- tantalum oxide
- thin film
- oxide thin
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- vacuum chamber
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 誘電率が大きく、未処理の状態でもリーク電
流の小さい酸化タンタル薄膜の製造方法を提供する。 【構成】 アンプル３内のＴａ（ＯＣ2 Ｈ5 ）5 を不活
性ガス４によってバブリングし、Ｈ2 ガス１２（本実施
例では２００ｓｃｃｍ）と混合して、真空室１内に導入
する。これらの原料ガスは熱分解反応して、約５００℃
に加熱されている基板５上に酸化タンタル薄膜が形成さ
れる。
流の小さい酸化タンタル薄膜の製造方法を提供する。 【構成】 アンプル３内のＴａ（ＯＣ2 Ｈ5 ）5 を不活
性ガス４によってバブリングし、Ｈ2 ガス１２（本実施
例では２００ｓｃｃｍ）と混合して、真空室１内に導入
する。これらの原料ガスは熱分解反応して、約５００℃
に加熱されている基板５上に酸化タンタル薄膜が形成さ
れる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＤＲＡＭ（ダイナミック
ランダムアクセスメモリー）やキャパシタ等の容量性絶
縁膜などとして有用な酸化タンタル薄膜の製造方法に関
する。
ランダムアクセスメモリー）やキャパシタ等の容量性絶
縁膜などとして有用な酸化タンタル薄膜の製造方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】近年、原料ガスを真空室内で加熱分解反
応させて基板上に薄膜を形成するＣＶＤ法（化学気相成
長法）は半導体や誘電体等の薄膜形成の有用な手段とし
て注目されており、容量性絶縁膜などとして有用な酸化
タンタル薄膜の形成方法においてもＣＶＤ装置を用いて
化学気相成長法により薄膜を製造することが試みられて
いる。この場合には通常加熱し得る真空室を有するいわ
ゆる熱ＣＶＤ装置が用いられている。
応させて基板上に薄膜を形成するＣＶＤ法（化学気相成
長法）は半導体や誘電体等の薄膜形成の有用な手段とし
て注目されており、容量性絶縁膜などとして有用な酸化
タンタル薄膜の形成方法においてもＣＶＤ装置を用いて
化学気相成長法により薄膜を製造することが試みられて
いる。この場合には通常加熱し得る真空室を有するいわ
ゆる熱ＣＶＤ装置が用いられている。
【０００３】以下、図面を参照しながら従来の酸化タン
タル薄膜の製造方法について説明する。図２は従来のＣ
ＶＤ法による酸化タンタル薄膜形成法に用いられている
酸化タンタル薄膜製造装置（ＣＶＤ装置）の構成を示す
概略図である。
タル薄膜の製造方法について説明する。図２は従来のＣ
ＶＤ法による酸化タンタル薄膜形成法に用いられている
酸化タンタル薄膜製造装置（ＣＶＤ装置）の構成を示す
概略図である。
【０００４】従来、ＣＶＤ装置による酸化タンタル薄膜
の製造は、原料として液体のＴａ（ＯＣ2 Ｈ5 ）5 等で
代表される液体有機タンタル化合物と酸素ガス等を用い
て形成されてきた。
の製造は、原料として液体のＴａ（ＯＣ2 Ｈ5 ）5 等で
代表される液体有機タンタル化合物と酸素ガス等を用い
て形成されてきた。
【０００５】図２において、真空室３１は真空排気装置
３２によって通常０．５〜１０Torr程度の真空に排気さ
れる。アンプル３６内のタンタル原料であるＴａ（ＯＣ
2 Ｈ 5 ）5 はヒータ３７によって１３０℃に温度制御さ
れ、通常通常１００〜１０００ｓｃｃｍに流量制御され
たＨｅ、Ａｒ等の不活性ガス３９で、アンプル３６内の
Ｔａ（ＯＣ2 Ｈ5 ）5 をバブリングすることによってヒ
ータ４０で１５０℃に加熱されたガス導入管４１に導入
され、真空室３１内にタンタル原料を導入し、流量制御
装置４２で１００〜１０００ｓｃｃｍに流量制御された
酸素ガス４３も同時に真空室３１内に導入される。
３２によって通常０．５〜１０Torr程度の真空に排気さ
れる。アンプル３６内のタンタル原料であるＴａ（ＯＣ
2 Ｈ 5 ）5 はヒータ３７によって１３０℃に温度制御さ
れ、通常通常１００〜１０００ｓｃｃｍに流量制御され
たＨｅ、Ａｒ等の不活性ガス３９で、アンプル３６内の
Ｔａ（ＯＣ2 Ｈ5 ）5 をバブリングすることによってヒ
ータ４０で１５０℃に加熱されたガス導入管４１に導入
され、真空室３１内にタンタル原料を導入し、流量制御
装置４２で１００〜１０００ｓｃｃｍに流量制御された
酸素ガス４３も同時に真空室３１内に導入される。
【０００６】真空室３１内に導入されたこれらの原料ガ
スは熱分解反応して、ヒータ３４によって約４５０℃に
加熱されている基板３３上に酸化タンタル薄膜が堆積さ
れる。堆積された、酸化タンタル薄膜は、通常Ｏ2 また
はＯ3 中で４５０から８００℃の温度で熱処理される。
スは熱分解反応して、ヒータ３４によって約４５０℃に
加熱されている基板３３上に酸化タンタル薄膜が堆積さ
れる。堆積された、酸化タンタル薄膜は、通常Ｏ2 また
はＯ3 中で４５０から８００℃の温度で熱処理される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
な方法では酸化タンタル薄膜の堆積中に基板として通常
用いられるポリシリコン表面が酸化されやすいため酸化
タンタル薄膜の堆積中に基板であるポリシリコンが酸化
され界面に存在するＳｉＯ2 層の膜厚が厚くなってしま
う。これは、真空室３１内にＯ2 ガスが導入された直
後、このＯ2 ガスによってポリシリコンなどの基板が酸
化されること、堆積中の酸化タンタル薄膜中を酸素が拡
散してきてポリシリコンなどの基板が酸化されることな
どによるものと推定される。
な方法では酸化タンタル薄膜の堆積中に基板として通常
用いられるポリシリコン表面が酸化されやすいため酸化
タンタル薄膜の堆積中に基板であるポリシリコンが酸化
され界面に存在するＳｉＯ2 層の膜厚が厚くなってしま
う。これは、真空室３１内にＯ2 ガスが導入された直
後、このＯ2 ガスによってポリシリコンなどの基板が酸
化されること、堆積中の酸化タンタル薄膜中を酸素が拡
散してきてポリシリコンなどの基板が酸化されることな
どによるものと推定される。
【０００８】そのためＳｉＯ2 層と酸化タンタル薄膜に
よる２層構造に於てＳｉＯ2 の割合が増加し誘電率が低
下し、さらに絶縁耐圧も低下する問題点があった。また
従来の方法で堆積された酸化タンタル薄膜は未処理の状
態ではリーク電流が大きいためオゾン中での熱処理等の
複雑な工程が必要になる。
よる２層構造に於てＳｉＯ2 の割合が増加し誘電率が低
下し、さらに絶縁耐圧も低下する問題点があった。また
従来の方法で堆積された酸化タンタル薄膜は未処理の状
態ではリーク電流が大きいためオゾン中での熱処理等の
複雑な工程が必要になる。
【０００９】本発明は誘電率が大きく、オゾン中での熱
処理などをせずに未処理の状態でもリーク電流の小さい
酸化タンタル薄膜を製造できる方法を提供することを目
的とする。
処理などをせずに未処理の状態でもリーク電流の小さい
酸化タンタル薄膜を製造できる方法を提供することを目
的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
本発明の酸化タンタル薄膜の製造方法は、真空室内に原
料ガスを導入し、熱分解反応させる化学気相成長法によ
る酸化タンタル薄膜の製造方法に於て、前記真空室内に
原料ガスとして少なくとも酸素を含んだタンタル原料と
水素とを導入し、熱分解反応させ、基盤上に酸化タンタ
ル薄膜を堆積させることを特徴とする。
本発明の酸化タンタル薄膜の製造方法は、真空室内に原
料ガスを導入し、熱分解反応させる化学気相成長法によ
る酸化タンタル薄膜の製造方法に於て、前記真空室内に
原料ガスとして少なくとも酸素を含んだタンタル原料と
水素とを導入し、熱分解反応させ、基盤上に酸化タンタ
ル薄膜を堆積させることを特徴とする。
【００１１】また、前記方法においては、真空室内の原
料ガスを熱分解反応させる際に更に電界を印加し、前記
原料ガスをプラズマ分解することが好ましい。
料ガスを熱分解反応させる際に更に電界を印加し、前記
原料ガスをプラズマ分解することが好ましい。
【００１２】
【作用】本発明による酸化タンタル薄膜の製造方法は、
真空室内に原料ガスを導入し、熱分解反応させる化学気
相成長法による酸化タンタル薄膜の製造方法に於て、前
記真空室内に原料ガスとして少なくとも酸素を含んだタ
ンタル原料と水素とを導入し、熱分解反応させ、基盤上
に酸化タンタル薄膜を堆積させるので、酸化タンタル薄
膜成膜中にポリシリコン等の基板の酸化が防止され、界
面にＳｉＯ2 がほとんど形成されない。そのため容量の
大きいキャパシタを形成し得る誘電率の高い酸化タンタ
ル薄膜を形成することができる。
真空室内に原料ガスを導入し、熱分解反応させる化学気
相成長法による酸化タンタル薄膜の製造方法に於て、前
記真空室内に原料ガスとして少なくとも酸素を含んだタ
ンタル原料と水素とを導入し、熱分解反応させ、基盤上
に酸化タンタル薄膜を堆積させるので、酸化タンタル薄
膜成膜中にポリシリコン等の基板の酸化が防止され、界
面にＳｉＯ2 がほとんど形成されない。そのため容量の
大きいキャパシタを形成し得る誘電率の高い酸化タンタ
ル薄膜を形成することができる。
【００１３】また水素が存在することにより、タンタル
原料の分解によって生じた炭素などが膜内に混入しにく
くなり、リーク電流の小さい酸化タンタル薄膜を形成す
ることができる。
原料の分解によって生じた炭素などが膜内に混入しにく
くなり、リーク電流の小さい酸化タンタル薄膜を形成す
ることができる。
【００１４】また、前記方法において、真空室内の原料
ガスを熱分解反応させる際に更に電界を印加し、前記原
料ガスをプラズマ分解する好ましい態様によれば、製膜
の際の基板温度などを低くすることができ、高熱に耐え
られないデバイスなどへの酸化タンタル薄膜の堆積が可
能となり、応用範囲を拡大することができる。
ガスを熱分解反応させる際に更に電界を印加し、前記原
料ガスをプラズマ分解する好ましい態様によれば、製膜
の際の基板温度などを低くすることができ、高熱に耐え
られないデバイスなどへの酸化タンタル薄膜の堆積が可
能となり、応用範囲を拡大することができる。
【００１５】
【実施例】図１は本発明の実施例で使用した酸化タンタ
ル薄膜形成装置の概略図である。１は真空室であり、真
空排気装置２によって真空に排気される。５は真空室内
に設置された基板であり本実施例ではポリシリコンを用
いた。基板５はヒータ６によって約５００℃に加熱され
ている。基板５表面には自然酸化膜が堆積しているため
流量制御装置１４によって流量制御されたＨ2 ガス（本
実施例では約１００ｓｃｃｍ）１３を真空室１内に導入
し、圧力を約１Ｔｏｒｒ程度に調整し電極１５、１６の
間にプラズマを発生させ、ポリシリコン上の自然酸化膜
を除去する。
ル薄膜形成装置の概略図である。１は真空室であり、真
空排気装置２によって真空に排気される。５は真空室内
に設置された基板であり本実施例ではポリシリコンを用
いた。基板５はヒータ６によって約５００℃に加熱され
ている。基板５表面には自然酸化膜が堆積しているため
流量制御装置１４によって流量制御されたＨ2 ガス（本
実施例では約１００ｓｃｃｍ）１３を真空室１内に導入
し、圧力を約１Ｔｏｒｒ程度に調整し電極１５、１６の
間にプラズマを発生させ、ポリシリコン上の自然酸化膜
を除去する。
【００１６】アンプル３内の酸素含有タンタル原料であ
るＴａ（ＯＣ2 Ｈ5 ）5 は恒温槽７によって１２０℃に
温度制御され、流量制御装置８によって流量制御された
Ｈｅ、Ａｒ等の不活性ガス４（本実施例ではＡｒを用
い、流量は３００ｓｃｃｍ）によってバブリングされヒ
ータ９によって約１５０℃に加熱されたガス導入管１０
を通り、Ｔａ（ＯＣ2 Ｈ5 ）5 と不活性ガスはガス導入
管１０内で流量制御装置１１によって流量制御されたＨ
2 ガス１２（本実施例では２００ｓｃｃｍ）と混合され
る。真空室１内に導入されたこれらの原料ガスは熱分解
反応して、約５００℃に加熱されている基板５上に酸化
タンタル薄膜が形成された。
るＴａ（ＯＣ2 Ｈ5 ）5 は恒温槽７によって１２０℃に
温度制御され、流量制御装置８によって流量制御された
Ｈｅ、Ａｒ等の不活性ガス４（本実施例ではＡｒを用
い、流量は３００ｓｃｃｍ）によってバブリングされヒ
ータ９によって約１５０℃に加熱されたガス導入管１０
を通り、Ｔａ（ＯＣ2 Ｈ5 ）5 と不活性ガスはガス導入
管１０内で流量制御装置１１によって流量制御されたＨ
2 ガス１２（本実施例では２００ｓｃｃｍ）と混合され
る。真空室１内に導入されたこれらの原料ガスは熱分解
反応して、約５００℃に加熱されている基板５上に酸化
タンタル薄膜が形成された。
【００１７】また、図１の装置を用い、同様の方法で、
基板５の温度を３００℃とし、高周波電源１７により、
電極１５、１６の間に導入された原料ガスに電界を印加
しプラズマを発生（電力密度１５０ｍＷ／ｃｍ2 ）させ
ることによって基板５上に同様に酸化タンタル薄膜が形
成された。従って、電界を印加してプラズマを発生させ
た場合には、基板温度を下げることができる。
基板５の温度を３００℃とし、高周波電源１７により、
電極１５、１６の間に導入された原料ガスに電界を印加
しプラズマを発生（電力密度１５０ｍＷ／ｃｍ2 ）させ
ることによって基板５上に同様に酸化タンタル薄膜が形
成された。従って、電界を印加してプラズマを発生させ
た場合には、基板温度を下げることができる。
【００１８】図３は上述の実施例に記載した方法に従っ
てＨ2 を導入した場合と従来法として先に説明した方法
に従いＨ2 の代わりにＯ2 を導入した場合の酸化タンタ
ル薄膜のリーク電流を示したものである。
てＨ2 を導入した場合と従来法として先に説明した方法
に従いＨ2 の代わりにＯ2 を導入した場合の酸化タンタ
ル薄膜のリーク電流を示したものである。
【００１９】Ｏ2 を導入して形成した場合の酸化タンタ
ル薄膜のリーク電流は電界強度１ＭＶ／ｃｍで１×１０
-3Ａ／ｃｍ2 程度の電流が流れている。しかしＨ2 を導
入して本発明方法により堆積した場合未処理の状態でリ
ーク電流は１×１０-9Ａ／ｃｍ2 と小さく、絶縁耐圧も
大きくなっていることが解る。また、上述の基板温度を
３００℃にし、ガスをプラズマ分解した場合も同様の結
果が得られた。
ル薄膜のリーク電流は電界強度１ＭＶ／ｃｍで１×１０
-3Ａ／ｃｍ2 程度の電流が流れている。しかしＨ2 を導
入して本発明方法により堆積した場合未処理の状態でリ
ーク電流は１×１０-9Ａ／ｃｍ2 と小さく、絶縁耐圧も
大きくなっていることが解る。また、上述の基板温度を
３００℃にし、ガスをプラズマ分解した場合も同様の結
果が得られた。
【００２０】尚、本発明方法においては真空室内の圧力
としては通常０．５〜１０Ｔｏｒｒ程度の範囲が一般的
で、また不活性ガスとしては特に限定するものではない
が、通常ＡｒやＨｅが用いられ、Ｎ2 も用いることがで
きる。またバブリングのための不活性ガスの代わりにＨ
2 ガスを用いてもよい。
としては通常０．５〜１０Ｔｏｒｒ程度の範囲が一般的
で、また不活性ガスとしては特に限定するものではない
が、通常ＡｒやＨｅが用いられ、Ｎ2 も用いることがで
きる。またバブリングのための不活性ガスの代わりにＨ
2 ガスを用いてもよい。
【００２１】また、これらの不活性ガスやＨ2 ガスの流
量については特に限定するものではないが５０〜１００
０ｓｃｃｍ程度の範囲が好適である。また、基板温度は
通常２００〜１０００℃程度が好ましく、また、プラズ
マを発生させるための電力密度は５０〜７００ｍＷ／ｃ
ｍ2 程度の範囲が好適である。
量については特に限定するものではないが５０〜１００
０ｓｃｃｍ程度の範囲が好適である。また、基板温度は
通常２００〜１０００℃程度が好ましく、また、プラズ
マを発生させるための電力密度は５０〜７００ｍＷ／ｃ
ｍ2 程度の範囲が好適である。
【００２２】
【発明の効果】本発明方法によれば、誘電率が優れ、ま
た、未処理の状態でリーク電流が小さく、絶縁耐圧の大
きいた酸化タンタル薄膜を形成することができる。
た、未処理の状態でリーク電流が小さく、絶縁耐圧の大
きいた酸化タンタル薄膜を形成することができる。
【００２３】また、本発明方法において、真空室内の原
料ガスを熱分解反応させる際に更に電界を印加し、前記
原料ガスをプラズマ分解する好ましい態様によれば、熱
分解の際の基板温度などを低くすることができる。
料ガスを熱分解反応させる際に更に電界を印加し、前記
原料ガスをプラズマ分解する好ましい態様によれば、熱
分解の際の基板温度などを低くすることができる。
【図１】本発明の一実施例における酸化タンタル薄膜形
成装置の概略図である。
成装置の概略図である。
【図２】従来例における酸化タンタル薄膜形成装置の概
略図である。
略図である。
【図３】本発明および従来例によって形成した酸化タン
タル薄膜のリーク電流特性を示す図である。
タル薄膜のリーク電流特性を示す図である。
１ 真空室 ２ 真空排気装置 ３ アンプル ４ 不活性ガス ５ 基板 ６ ヒータ ７ 高温槽 ８ 流量制御装置 ９ ヒータ １０ ガス導入管 １１ 流量制御装置 １２ 水素ガス １３ 水素ガス １４ 流量制御装置 １５ 電極 １６ 電極 １７ 高周波電源 ３１ 真空室 ３２ 真空排気装置 ３３ 基板 ３４ ヒータ ３６ アンプル ３７ ヒータ ３８ 流量制御装置 ３９ 不活性ガス ４０ ヒータ ４１ ガス導入管 ４２ 流量制御装置 ４３ 酸素ガス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平尾 孝 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 真空室内に原料ガスを導入し、熱分解反
応させる化学気相成長法による酸化タンタル薄膜の製造
方法に於て、前記真空室内に原料ガスとして少なくとも
酸素を含んだタンタル原料と水素とを導入し、熱分解反
応させ、基盤上に酸化タンタル薄膜を堆積させることを
特徴とする酸化タンタル薄膜の製造方法。 - 【請求項２】 真空室内の原料ガスを熱分解反応させる
際に更に電界を印加し、前記原料ガスをプラズマ分解す
る請求項１に記載の酸化タンタル薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP744892A JPH05193952A (ja) | 1992-01-20 | 1992-01-20 | 酸化タンタル薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP744892A JPH05193952A (ja) | 1992-01-20 | 1992-01-20 | 酸化タンタル薄膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05193952A true JPH05193952A (ja) | 1993-08-03 |
Family
ID=11666125
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP744892A Pending JPH05193952A (ja) | 1992-01-20 | 1992-01-20 | 酸化タンタル薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05193952A (ja) |
-
1992
- 1992-01-20 JP JP744892A patent/JPH05193952A/ja active Pending
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